Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung und Bewertung einer biologisch aktiven und/oder aktivierbaren Substanz Device and method for the examination and evaluation of a biologically active and / or activatable substance
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Ver- fahren zur optischen Untersuchung und Bewertung einer biologisch aktiven und/oder biologisch aktivierbaren Substanz, insbesondere eines menschlichen oder tierischen Körpergewebes, durch die Anwendung infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Lichtes, bei der die untersuchte Substanz so optisch angeregt wird, dass es Licht emittiert (Fluoreszenzanalyse) oder die Wellenlänge des auffallenden Lichts ändert (Ramana- nalyse) .The invention relates to a device and a method for the optical examination and evaluation of a biologically active and / or biologically activatable substance, in particular of a human or animal body tissue, by the application of infrared, visible or ultraviolet light, in which the substance under investigation so it is optically excited that it emits light (fluorescence analysis) or changes the wavelength of the incident light (Raman analysis).
Der menschliche (oder tierische) Stoffwechsel ist die Summe aller lebenserhaltenden biochemischen und biophysikalischenHuman (or animal) metabolism is the sum of all life-sustaining biochemical and biophysical ones
Prozesse. Der Stoffwechsel ist von Mensch zu Mensch sowie von Lebensabschnitt zu Lebensabschnitt verschieden und darüber hinaus von vielen weiteren Faktoren wie beispielsweise körperlicher Belastung, Krankheit und Stress abhängig. Mit Hilfe von Stoffwechselananalysen lassen sich deshalb umfangreiche Erkenntnisse über den aktuellen Gesundheitszustand des menschlichen Organismus erlangen. Bisher werden in der Stoffwechselanalyse lediglich die Ergebnisse unterschiedlicher Einzeluntersuchungen genutzt. Hierzu gehören insbesondere La- boranalysen der Organtätigkeiten, des Immunsystems, des Hormonsystems, des Fettstoffwechsels, des Mineralstoffwechsels usw., wobei derartige Untersuchungen kostspielig und vor allem sehr zeitaufwendig sind. Zur Stoffwechselanalyse ist bisher noch die Entnahme und Analyse von Blutproben üblich, wobei diese zur Analyse an ein Labor geschickt werden müssen. Abgesehen von den Kosten haben sie weitere erhebliche Nachteile. Aufgrund des notwendigen Transportes und der langen Untersuchungsdauer können Veränderungen in Blutproben auftreten, die das Ergebnis erheblich beeinträchtigen, beispiels- weise durch das Einfrieren oder durch Oxidationseffekte. Aus- serdem ist die Blutentnahme für den Patienten unangenehm und mitunter sogar mit Gefahren verbunden.
Darüber hinaus sind im Stand der Technik verschiedene Spek- trometer zur optischen Untersuchung der Fluoreszenzeigenschaften von biologischen Gewebeproben bekannt. Proteine in dem biologischen Gewebe sind in diversen Spezien intrinsisch fluoreszenzierend, beispielsweise Porphyrin, aromatische Aminosäuren wie Tryptophan, Tyrcsin, Phenylalanin und dergleichen mehr. Nachteilig bei den bekannten Untersuchungsverfahren ist es wiederum, dass die biologischen Gewebeproben dem Probanden entnommen und zur optischen Untersuchung in einerProcesses. The metabolism differs from person to person as well as from one stage of life to the next, as well as many other factors such as physical stress, illness and stress. With the help of metabolic analyzes, comprehensive information about the current state of health of the human organism can be obtained. So far, only the results of different individual examinations are used in the metabolic analysis. These include, in particular, laboratory analyzes of organ activities, of the immune system, of the hormone system, of lipid metabolism, of mineral metabolism, etc., such investigations being costly and, above all, very time-consuming. For metabolic analysis, the collection and analysis of blood samples is still common, and these must be sent to a laboratory for analysis. Apart from the costs, they have further significant disadvantages. Due to the necessary transport and the long duration of the examination, changes in blood samples can occur which considerably affect the result, for example by freezing or by oxidation effects. In addition, blood collection is uncomfortable for the patient and sometimes even dangerous. In addition, various spectrometers for the optical examination of the fluorescence properties of biological tissue samples are known in the prior art. Proteins in the biological tissue are intrinsically fluorescent in various species, such as porphyrin, aromatic amino acids such as tryptophan, tyrcsin, phenylalanine, and the like. A disadvantage of the known investigation method, it is again that the biological tissue samples taken from the subject and for optical examination in a
Küvette oder auf einem Probenträger angebracht werden müssen. Die bisherigen Untersuchungsverfahren finden im Labor statt und eignen sich nicht für sofortige, schnelle Untersuchungen des Probanden vor Ort bzw. in unmittelbarer Arbeits- oder Freizeitumgebung des Probanden. Ausserdem sind die bislang verwendeten Verfahren invasiv, d. h. mit einem Eingriff in den Körperabschnitt verbunden.Cuvette or on a sample carrier must be attached. The previous examination procedures take place in the laboratory and are not suitable for immediate, rapid examinations of the subject on site or in the immediate working or leisure environment of the subject. In addition, the methods used so far are invasive, d. H. connected with an engagement in the body portion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optischen Untersuchung und vor allemThe invention is based on the object, an apparatus and a method for optical examination and especially
Bewertung einer biologisch aktiven und/oder biologisch aktivierbaren Substanz, insbesondere eines menschlichen oder tierischen Körpergewebes, und zwar insbesondere hinsichtlich der Substanzen des zellularen Stoffwechsels zur Verfügung zu stellen, mit welcher bzw. mit welchem eine einfache, d.h. vom Probanden selbst durchführbare, sofortige, schnelle Untersuchung des Probanden gewährleistet werden kann, und zwar vor Ort bzw. in unmittelbarer Arbeits- oder Freizeitumgebung des Probanden, wobei die Vorrichtung bzw. das Verfahren neben der bloßen Untersuchung hinausgehend eine medizinisch fundierte, reproduzierbare Gesamtbewertung des Organismus, der zur untersuchten Substanz gehört, gewährleistet oder zumindest eröffnet.Evaluation of a biologically active and / or biologically activatable substance, in particular of a human or animal body tissue, in particular with regard to the substances of the cellular metabolism to provide, with which or a simple, i. can be ensured by the subject itself, immediate, rapid examination of the subject can be guaranteed, on site or in the immediate working or leisure environment of the subject, the device or the method in addition to the mere examination beyond a medically sound, reproducible overall assessment of the organism which belongs to the substance under investigation, guaranteed or at least opened.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Vorrichtung und das im Anspruch 12 angegebene Verfahren gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine mit elektrischer Energie betreibbare Lichtquelle, eine optische Lichtführung, mit welcher das von der Lichtquelle abgegebene Licht als Strahlung der zu untersuchenden Substanz zuführbar ist, eine der zu untersuchenden Substanz zugeordnete optische oder optoelektronische Sensoreinrichtung, welche das von der biologisch aktiven und/oder biologisch aktivierbaren Substanz emittierte oder das von dieser geänderten Licht erfasst, und eine der Sensoreinrichtung zugeordnete optische oder optoe- lektronische Spektrometereinrichtung auf, mit welcher das von der untersuchten Substanz emittierte oder in seiner Wellenlänge geänderte Licht hinsichtlich der Intensität des Lichtes bei zumindest einer Frequenz oder hinsichtlich der Frequenzverschiebung gemessen wird, wobei ein entsprechendes Messsi- gnal an eine der Spektrometereinrichtung zugeordnete Auswerteschaltung ausgegeben wird, und zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung auf ihrer Oberseite bzw. auf ihrer Aus- senseite einen Messflächenabschnitt besitzt, der in Formgebung und Ausdehnung der zu untersuchenden biologisch aktiven und/oder biologisch aktivierbaren Substanz angepasst ist.The object is achieved by the device specified in claim 1 and the method specified in claim 12. The device according to the invention has a light source which can be operated with electrical energy, an optical light guide, with which the light emitted by the light source can be supplied as radiation of the substance to be examined, an optical or optoelectronic sensor device associated with the substance to be examined, which transmits the biologically active and or the biologically activatable substance emitted or detected by the changed light, and one of the sensor device associated optical or optelektr- lektronische spectrometer on which emitted by the substance under examination or in its wavelength changed light with respect to the intensity of the light at at least one frequency or with respect to the frequency shift, wherein a corresponding measurement signal is output to an evaluation circuit associated with the spectrometer device, and is characterized in that the device is located on its upper side side or on its outer side has a measuring surface section, which is adapted in shape and extent of the biologically active and / or biologically activatable substance to be examined.
Dem Prinzip der Erfindung folgend ist die biologisch aktive und/oder biologisch aktivierbare Substanz ein biologisches Gewebe, also ein menschliches, tierisches oder pflanzliches Gewebe. Grundsätzlich wäre eine Anwendung der Erfindung auch auf andere, nicht notwendigerweise lebende Materie denkbar, beispielsweise zur Messung biologisch relevanter Faktoren in einer Erdreichsubstanz oder Humus, oder auch anderer, unter den Begriff biologisch aktivierbar fallender Substanzen, wie z. B. Nähr- oder Zuckerlösungen, und dergleichen mehr.Following the principle of the invention, the biologically active and / or biologically activatable substance is a biological tissue, ie a human, animal or plant tissue. In principle, an application of the invention to other, not necessarily living matter would be conceivable, for example, to measure biologically relevant factors in a soil substance or humus, or other, under the term biologically activated substances falling, such. As nutrient or sugar solutions, and the like.
Mit der Erfindung gelingt eine nichtinvasive optische Untersuchung einer biologisch aktiven und/oder biologisch aktivierbaren Substanz, inbesondere Gewebematerial eines Proban- den; es müssen keinerlei Gewebeproben entnommen oder in Messsonden oder dergleichen eingeführt oder eingespannt werden. Dadurch, dass der Lichtaustrittsabschnitt der optischen
Lichtführung und die Sensoreinrichtung eine bauliche Einheit bilden, und diese bauliche Einheit auf ihrer Oberseite bzw. Aussenseite einen Messflächenabschnitt aufweist, der in Formgebung und Ausdehnung dem zu untersuchenden menschlichen oder tierischen biologischen Gewebe angepasst ist, kann die optische Untersuchung der zu messenden Substanz einfach dadurch erfolgen dsss der Messflächenabschnitt an eine ^eei^nete Stelle auf der Hautoberfläche des Probanden die Haut berührend oder auch nicht berührend gebracht wird und an dieser Stelle für die Dauer des Messvorganges von üblicherweise einigen wenigen Sekunden gehalten wird. Mit der Erfindung gelingt eine einfach durchzuführende, d.h. vom Probanden selbst durchführbare, sofortige, schnelle Untersuchung, und zwar vor Ort bzw. in unmittelbarer Arbeits- oder Freizeitumgebung des Probanden.The invention makes possible a noninvasive optical examination of a biologically active and / or biologically activatable substance, in particular tissue material of a test person; no tissue samples have to be taken or inserted or clamped in measuring probes or the like. Characterized in that the light exit section of the optical Light guide and the sensor device form a structural unit, and this structural unit has on its upper side or outside a measuring surface portion which is adapted in shape and extent to be examined human or animal biological tissue, the optical examination of the substance to be measured simply by suc In this way, the measuring surface section is brought into contact with the skin at or touching the skin surface of the test person so as to contact the skin and is held at this point for the duration of the measuring process, which is usually a few seconds. With the invention succeeds an easy to be carried out, ie by the subject itself feasible, immediate, rapid examination, on site or in the immediate working or leisure environment of the subject.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist innerhalb von wenigen Sekunden eine Untersuchung und vor allem auch eine sich an die Untersuchung unmittelbar anschliessende Bewertung des biologischen Gewebes möglich, wobei auf der Grundlage dieser nichtinvasiven Stoffwechselanalyse auch die sofortige Darstellung bzw. Anzeige des aktuellen Gesamt-Gesundheits- oder Befindlichkeitszustandes des Probanden gewährleistet werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung gelingt damit eine Darstellung des aktuellen Gesamtzustandes eines Probanden, welcher dem Arzt bereits wichtige grundlegende Hinweise auf medizinisch relevante Merkmale des Patienten geben kann.With the device according to the invention, an examination and, above all, an evaluation of the biological tissue immediately following the examination is possible within a few seconds, and on the basis of this noninvasive metabolic analysis, the immediate presentation or display of the current overall health or state of health the subject can be guaranteed. With the method according to the invention or the device according to the invention, a representation of the current overall condition of a subject is thus possible, which can already provide the physician with important basic information on medically relevant features of the patient.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet mit der Messung der Autofluoreszenz körpereigener Stoffwechselsubstanzen im In- terstitium, die mittels Strahlung insbesondere im kurzwelligen UV-Bereich oder nahen UV-Bereiches angeregt wurde. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen neben der blutlosen, nichtinvasiven Analysenmethode vor allem in der nur wenige Sekunde dauernden Messung und Auswertung, so dass erstmals ein kostengünstiges Monitoring der Stoffwechselregu-
lation ohne Beeinträchtigung des Patienten möglich ist. Die Eigen- bzw. Autofluoreszenz von Zellen, Geweben und Substanzen beruht auf der Anregung endogener Fluorofore. Wichtige endogene Fluorofore sind z.B. Tryptophan, die Coenzyme NADH, NADPH und Flavine, sowie zinkhaltige und metallfreie Poryphy- rine. In der Medizin kann dieses Phänomen für die Diagnostik angewendet werden, beispielsweise zur Früherkennung von bösartigen Zellveränderungen auf der Haut und in den Schleimhäuten der Hohlorgane. Die Messung der im Interstitium gelösten Stoffwechselprodukte ist medizinisch relevant und überaus aussagefähig. Als Interstitium bezeichnet man den flüssigkeitsgefüllten Raum zwischen den Zellen, der mit Bindegewebe, Nerven und Blutgefäßen ausgefüllt ist und in ständigem Kontakt mit den Zellen, den Blutgefäßen und dem Lympfsystem steht. Das Interstitium ist auf den Transport der Nährstoffe zu den Zellen und der Metaboliten von den Zellen sowie der Signalstoffe zwischen den Zellen zuständig. Änderungen des Zellstoffwechsels oder gestörte Zellfunktionen beeinflussen die Zusammensetzung der interstitiellen Flüssigkeit in einer spezifischen Art und Weise. Aus diesem Grund ist das Interstitium bestens geeignet, um sowohl vorübergehende Änderungen des Zellstoffwechsels durch physischen oder psychischen Streß, als auch Stoffwechselstörungen aufgrund von Organschäden oder Krankheiten zu messen.The device according to the invention works by measuring the autofluorescence of the body's own metabolite substances in the interior, which was excited by means of radiation, in particular in the short-wave UV range or in the near UV range. The advantages of the device according to the invention, in addition to the bloodless, non-invasive analysis method, are, above all, the measurement and evaluation lasting only a few seconds, so that, for the first time, a cost-effective monitoring of the metabolic regulation can be carried out. lation without compromising the patient is possible. The autofluorescence of cells, tissues and substances is based on the stimulation of endogenous fluorofore. Important endogenous fluorophores include tryptophan, the coenzymes NADH, NADPH and flavins, as well as zinc-containing and metal-free porphyrins. In medicine, this phenomenon can be used for diagnostics, for example for the early detection of malignant cell changes on the skin and in the mucous membranes of the hollow organs. The measurement of metabolic products dissolved in the interstitium is medically relevant and extremely informative. Interstitium is the fluid-filled space between the cells that is filled with connective tissue, nerves and blood vessels and is in constant contact with the cells, blood vessels and lymphatic system. The interstitium is responsible for the transport of nutrients to the cells and the metabolites of the cells as well as the signaling substances between the cells. Changes in cell metabolism or impaired cell functions affect the composition of the interstitial fluid in a specific manner. For this reason, the interstitium is well suited to measure both transient changes in cellular metabolism through physical or mental stress, as well as metabolic disorders due to organ damage or disease.
Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren gemessenen Autofluoreszenzwerte werden in einer spezifischen Art und Weise miteinander kombiniert und ermöglichen dann eine Aussage über vorhandene Stoffwech- selstörungen, dem Einfluß von Streß oder sonstige Regulationsstörungen, und geben damit Auskunft über den aktuellen Gesundheitszustand des Probanden. Die ermittelten Parameter erlauben folgende Aussagen zum aktuellen Gesundheitszustand: Stoffumsatzregulation, Schutz vor Übersäuerung, Immunabwehr, Bindegewebszustand, Regulation entzündlicher Prozesse, Schutz vor oxydativem Streß, mentale Belastbarkeit, allergische Aktivierung, Schutz vor infektiösen Prozessen, zelluläre Neu-
bildungsprozesse, Zellabbauprozesse, sowie den aktuellen Mi- kronährstoffbedarf . Mit der Erfindung gelingt es schließlich, reproduzierbare, medizinisch fundierte Aussagen über die allgemeine Stoffwechselaktivität, ihre Regulation und den Ein- fluß von Entzündungen, Allergien, viruelle bzw. bakterielleThe autofluorescence values measured with the device according to the invention or the method according to the invention are combined with one another in a specific manner and then make it possible to make statements about existing metabolic disorders, the influence of stress or other regulatory disorders, and thus provide information about the current state of health of the subject , The determined parameters allow the following statements on the current state of health: metabolism regulation, protection against hyperacidity, immune defense, connective tissue condition, regulation of inflammatory processes, protection against oxidative stress, mental resilience, allergic activation, protection against infectious processes, cellular renewal education processes, cell degradation processes and the current micronutrient requirement. Finally, the invention makes it possible to produce reproducible, medically sound statements about the general metabolic activity, its regulation and the influence of inflammations, allergies, viral or bacterial
Infekte, usw. auf Vergleichsweise unkomplizierte Weise zu ermöglichen. Darüber hinaus wird mit der Erfindung ein weites Anwendungsgebiet der lichtinduzierten Autofluoreszenz körpereigener Stoffe erschlossen.Infections, etc. in a relatively straightforward way to allow. In addition, the invention opens up a wide field of application of light-induced autofluorescence of the body's own substances.
Im folgenden werden die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbaren Aussagen näher erläutert. Schutz vor Übersäuerung: Übersäuerung findet dort statt, wo ein Stoffwechsel intensiv abläuft, und die während der Verstoffwechselung anfallenden Säuren, nicht ausreichend abgebaut werden. Der gesamte Stoffwechsel ist auf Säureproduktion orientiert, sämtliche metabole Zwischenstufen sind Säuren, die auf verschiedene Weise beispielsweise abgepuffert bzw. gebunden werden müssen. Die sogenannte Übersäue- rung findet vor allem im Darm (während des Stoffwechsels) statt. Kommt es zu einem Zuviel an Säuren und damit einhergehend einer Verschiebung des pH-Niveaus, wird vor allem die Enzymtätigkeit gestört, welche zu Stoffwechselstörungen bis hin zu schwersten Entzündungen, labilem Immunsystem und Krankheiten führen kann. Werte mit einer Tendenz zum "rotenIn the following, the achievable with the method according to the invention or with the device according to the invention statements are explained in more detail. Protection against acidification: Acidification takes place where a metabolic process takes place intensively and the acids accumulating during the metabolism are not sufficiently broken down. The entire metabolism is based on acid production, all metabolic intermediates are acids that have to be buffered or bound in various ways, for example. The so-called hyperacidity takes place mainly in the intestine (during the metabolism). If there is an excess of acids and thus a shift in the pH level, especially the enzyme activity is disturbed, which can lead to metabolic disorders to the severest inflammation, unstable immune system and diseases. Values with a tendency to "red
Bereich" weisen deshalb oft auf das Risiko einer Übersäuerung hin, wodurch es z.B. zu permanenten Entzündungen, schlechtem Hautbild, Durchfällen und Verstopfungen bis hin zu Autoimmunkrankheiten kommen kann. Immunabwehr: Dieser Parameter gibt eine Aussage darüber, wie intensiv der Organismus Antikörper bereitstellt, um sich gegen Fremdkörper zu wehren. Je mehr die gemessenen Werte im "roten Wertbereich" liegen, desto höher ist die Gefahr einer Überforderung des Immunsystems, das heisst der Organismus ist nicht mehr in der Lage sich ausrei- chend zu verteidigen, sodass es zu verschiedenen Krankheiten kommen kann. Stoffumsatzregulation: Diese sagt aus, wie der Organismus in der Lage ist, Nährstoffe abzubauen und zu ver-
werten, und die Aufrechterhaltung der eigenen Körperfunktionen zu gewährleisten (Wachstum, Wärme, Regeneration, Immunaktivierungen, usw.). Je deutlicher die mit der Erfindung gemessenen Werte im "roten Bereich" liegen, desto wahrschein- licher ist die Einschränkung der Leistungsfähigkeit, beziehungsweise Einschränkungen aller Körper - und Immunfunkti-Therefore, "area" often indicates the risk of acidification, which can lead to permanent inflammation, poor skin appearance, diarrhea and constipation, and even autoimmune diseases Immune defenses: This parameter provides information about how intensively the organism provides antibodies to itself The more the measured values lie in the "red value range", the higher is the risk of overstraining the immune system, ie the organism is no longer able to defend itself adequately enough, so that various diseases occur Metabolic regulation: This states how the organism is able to break down and destroy nutrients. values, and to ensure the maintenance of one's own bodily functions (growth, warmth, regeneration, immune activations, etc.). The more clearly the values measured with the invention are in the "red range", the more likely is the restriction of the performance or restrictions of all body and immune functions.
/-> π r» R i n H pnDwoh Q 7 n c 1" a n H • R ϊ n H orrowoho ϊ σ +" a l T o σ τ»τ a σ n n c n rα/ -> π r »R i n H pnDwoh Q 7 n c 1" a n H • R ϊ n H orrowoho ϊ σ + "a l T o σ τ» τ a σ n n c n rα
Struktur, unseren Körper zusammen hält, d.h. Collagen und elastische Fasern, Bändern, Sehnen und Fasern im Unterhautge- webe, also alles das, was andere Gewebe verbindet. Je mehr die entsprechenden Werte im "roten Bereich" liegen, desto höher ist das Risiko, dass die Aufrechterhaltung eines be- stimmten Anteils von elastischen und collagelen Anteilen, die h für einen Spannungszustand und die normale Reaktion der Mus- kulatur wichtig sind, gestört ist. Dies kann zu erschlafftem Gewebe, Beeinträchtigung der Beweglichket (Gelenkfunktionen) und sogar zu Krankheiten wie Arthrosen, Arthritis, usw. führen. Regulation entzündlicher Prozesse: Entzündungen sind ein zum Leben gehöriger Prozess, der ständig abläuft und ablaufen muss, da sie zur normalen Regulation des Stoffwechsels, Immunfunktionen und Enzymfunktionen gehören, ausser es handelt sich um chronifizierte Vorgänge. Je mehr die erfindungsgemäß gemessenen Werte im "roten Bereich" liegen, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass es zu chronischen Entzündungen kommen kann, die zur Störung von Lebensfunktionen führen können. Schutz vor oxidativem Streß: der oxidative Schutz umfaßt alle Stoffe, die in der Lage sind, oxidativen Stress (freie Radikale) abzufangen, das sind die sogenannten Antioxidan- tien. Der Organismus ist in seiner Existenz vom Sauerstoff abhängig, denn er ermöglicht die Energiegewinnung aus derStructure, holding our body together, i. Collagen and elastic fibers, ligaments, tendons and fibers in the subcutaneous tissue, ie everything that connects other tissues. The more the corresponding values are in the "red" range, the higher the risk that the maintenance of a certain proportion of elastic and collag- nous portions, which are important for a state of tension and the normal reaction of the musculature, is disturbed , This can lead to loose tissue, impaired mobility (joint functions) and even to diseases such as arthrosis, arthritis, etc. Regulation of Inflammatory Processes: Inflammation is a life-long process that must be ongoing and expired, as it is part of the normal regulation of metabolism, immune functions and enzyme functions, unless they are chronic events. The more the values measured according to the invention are in the "red zone", the higher is the probability that chronic inflammations can occur which can lead to the disturbance of vital functions. Protection against oxidative stress: the oxidative protection includes all substances that are able to absorb oxidative stress (free radicals), which are the so-called antioxidants. The organism is dependent on oxygen in its existence, because it enables the production of energy from the
Nahrung zur Aufrechterhaltung aller Körperfunktionen, auf der anderen Seite hat der Sauerstoff auch eine zerstörerische Wirkung, da es beim Nahrungsabbau zur Entstehung von Sauerstoffspezies, sogenannten Radikalen kommen kann, welche hoch- agressiv und zerstörerisch sind. Normalerweise kann ein gesunder Organismus dies Belastung abfangen, jedoch wird diese natürliche Belastung unter Umständen gesteigert durch eine
ungesunde Lebensweise und gesundheitlich kritische Lebensumstände wie beispielsweise physischer und psychischer Leistungsdruck, Genussmittel und Medikamentenkonsum, umwelttoxische Einflüsse, veränderte Ernährungsgewohnheiten, und der- gleichen mehr. Dadurch kommt es zum Überschuss an freien Radikalen, dem kein ausreichender Schutz gegenüber steht, und es kann oxidativer Stress entstehen. Zwischenzeitlich ist bekannt, dass 70 % aller Krankheiten durch oxidativen Streß entstehen. Ein permanenter Schutz bzw. eine ausreichende Ver- sorgung an Antioxidantien ist daher eine Grundvoraussetzung für die Existenz jeden Organismus. Je mehr die entsprechenden Werte im "roten Bereich" liegen, desto höher ist das Risiko für oxidativen Stress, da keine ausreichende Versorgung mit Antioxidantien besteht. Mentale Belastbarkeit: Das ist die Fähigkeit zu denken, das Denken in Willen umzusetzen und den Willen so zu steuern, dass der Körper macht, was man will. Allergische Aktivierung: Die Allergiesierung im gesunden Zusammenhang ist der Kampf des Immunsystems gegen alle Fremdstoffe die im Körper entstehen oder in ihn hineinkommen. Ähn- lieh wie Entzündungen laufen auch Allergien im Organismus permanent ab und sind überlebenswichtig. Kommt es aber zu einer Überreaktion, entstehen die bekannten Allergiesymptome. Je mehr die gemessenen Werte im "roten Bereich" liegen, desto stärker ist die Überreaktion des Immunsystems, oder anders ausgedrückt, um so schneller die Überreaktion wieder nach- lässt, desto besser ist die Immunregulation. Schutz vor infektiösen Prozessen: Diese Aussage heißt nicht wie groß der Schutz ist, um keine Infektionen zu bekommen, denn genau wie Entzündungen und allergische Reaktionen müssen ständig Infek- tionen ablaufen, um lebensfähig zu sein. Je geringer die Dauer der infektiösen Symptome, umso höher ist der Schutz, d.h. die frühzeitige Eindämmung, so dass eine Infektion nicht unnötig schwer vom Organismus belastet wird. Um so schlechter die gemessenen Werte, desto höher ist das Risiko, dass aus einem infektiösen Prozess eine schwerere Infektion wird. Zeilneubildungsprozesse: Diese beinhalten viele physiologische und pathologische Prozesse, daher ist bei dem erfin-
dungsgemäßen Verfahren zu diesen Parametern lediglich eine gröbere Orientierung möglich, ob es sich bei schlechteren Werten um eine negative Zellneubildung oder um eine nur erhöhte Zellneubildung im Rahmen von Regenerationsprozessen handelt. Wichtig ist, dass die Zellneubildung stets im Zusammenhang mit dem Zellabbau zu betrachten ist. Ist das Gleichgewicht zwischen Zellaufbau und Zellabbau gestört, muss bei einem Arzt die Ursache differenzierter untersucht werden. Zellabbauprozesse: Auch dieser Parameter gibt lediglich eine gröbere Orientierung, und sagt aus, ob ein verstärkter Zellablauf stattfindet. Wichtig ist auch hier, die Zellneubildung immer im Zusammenhang mit dem Zellabbau zu betrachten. Allgemeine Leistungsfähigkeit: Dies ist eine summarische Aussage, die sich aus Faktoren wie beispielsweise der Immunabwehr, der StoffUmsatzregulation, dem oxidativen Stress, usw. sowie Faktoren wie Erholung durch Schlaf und dergleichen weitere ergibt. Trainingszustand: Das ist die Fähigkeit des Organismus, jeglichen radikalischen Belastungen entgegen zu wirken. Je mehr die Werte im "roten Bereich" liegen, desto weniger ist der Organismus vor Radikalen geschützt, d.h. er ist weniger belastbar.Nutrition to maintain all bodily functions, on the other hand, the oxygen also has a destructive effect, since it can lead to the formation of oxygen species, so-called radicals, which are highly aggressive and destructive during the degradation of food. Normally, a healthy organism can absorb this burden, but this natural burden may be increased by one unhealthy lifestyles and health-critical living conditions such as physical and psychological pressure to work, stimulants and drug use, environmental toxic influences, changing dietary habits, and the like. As a result, there is an excess of free radicals that is not adequately protected, and oxidative stress can result. Meanwhile, it is known that 70% of all diseases are caused by oxidative stress. Permanent protection or sufficient supply of antioxidants is therefore a prerequisite for the existence of every organism. The more the corresponding values in the "red area", the higher the risk for oxidative stress, since there is no sufficient supply of antioxidants. Mental Resilience: This is the ability to think, to turn thinking into will, and to control the will so that the body does what one wants. Allergic Activation: Allergies in a healthy context is the fight of the immune system against all foreign substances that arise in or enter the body. Similar to inflammations, allergies in the organism are permanently eliminated and are vital for survival. But if it comes to an overreaction, the known allergy symptoms arise. The more the measured values are in the "red zone", the stronger is the overreaction of the immune system, or in other words, the faster the overreaction subsides, the better is the immune regulation. Protection against infectious processes: This statement does not mean how great the protection is, in order not to get infections, because just like inflammations and allergic reactions, infections must always occur in order to be viable. The shorter the duration of the infectious symptoms, the higher the protection, ie the early containment, so that an infection is not unnecessarily burdened by the organism. The worse the measured values, the higher the risk that an infectious process becomes a more serious infection. New cell regeneration processes: These involve many physiological and pathological processes, therefore, in the case of According to the invention, only a coarser orientation is possible with regard to these parameters, whether it is a negative new cell formation or an only increased cell regeneration in the context of regeneration processes. It is important that cell neoformation is always to be considered in the context of cell degradation. If the balance between cell structure and cell degradation disturbed, the cause must be examined in a differentiated physician. Cell degradation processes: Again, this parameter merely gives a coarser orientation, and states whether there is an increased cell efflux. It is also important here to always consider the formation of new cells in connection with cell degeneration. General Performance: This is a summary statement that arises from factors such as immune defense, substance turnover regulation, oxidative stress, etc., as well as factors such as sleep recovery and the like. Training state: This is the ability of the organism to counteract any radical stress. The more the values in the "red area", the less the organism is protected from radicals, ie it is less resilient.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet so, dass durch das Auflegen bzw. das Aufbringen eines menschlichen oder tie- rischen Körperteiles auf die Sensoreinrichtung mehrere zur Fluoreszenz fähige Stoffe in der Gewebeflüssigkeit durch einen von der Lichtquelle abgegebenen Lichtimpuls angeregt, und diese Stoffe als Reaktion hierauf nun selbst Lichtanteile einer bestimmten Wellenlänge aussenden, wobei dieses Fluores- zenzlicht rechnergestützt analysiert und die Fluoreszenzwerte dieser analysierten Parameter im Verhältnis zueinander berechnet werden. Aus der optischen Untersuchung oder Analyse der biologisch aktiven und/oder biologisch aktivierbaren Substanz können dann mehrere verschiedene Stoffwechselparameter ermittelt werden, wobei diese spezifischen Stoffwechselparameter die Zellteilungsaktivität und/oder die Stoffwechselaktivität und/oder die Aktivität von Biosynthesen und/oder die
Regulation der Immunfunktionen und/oder die Entzündungsprozesse und/oder der Energieumsatz und/oder der Energieverbrauch für die Zellteilungsaktivität und/oder die geregelte und ungeregelte Zellneubildung und/oder die entzündliche ge- regelte Zellneubildungsprozesse und/oder den Risikoparametern gesundheitlicher Schädigung und/oder den Risikoparameter aktivierter Gewebeneubildung und/oder die komplexe Stoffwβch— Seicharakteristik und/oder das Redoxäquivalent und/oder den mentalen Stabilitätsparameter aufweisen.The device according to the invention operates in such a way that, by placing or applying a human or animal body part on the sensor device, a plurality of substances capable of fluorescence in the tissue fluid are excited by a light pulse emitted by the light source, and these substances themselves now have light components in response thereto transmit this fluorescence light computer-aided and the fluorescence values of these analyzed parameters are calculated in relation to each other. From the optical examination or analysis of the biologically active and / or biologically activatable substance then several different metabolic parameters can be determined, these specific metabolic parameters cell division activity and / or metabolic activity and / or the activity of biosyntheses and / or the Regulation of immune functions and / or inflammatory processes and / or energy expenditure and / or energy consumption for cell division activity and / or regulated and unregulated cell regeneration and / or inflammatory regulated cell regeneration processes and / or risk parameters of injury and / or risk parameter activated tissue regeneration and / or have the complex Stoffwβch- Seicharakteristik and / or the redox equivalent and / or the mental stability parameter.
Dem Prinzip der Erfindung folgend kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil der optischen Lichtführung und die Sensoreinrichtung in einem Gehäuse untergebracht sind, und auf bzw. in der Oberseite des Gehäuses ein den Messflächenab- schnitt umfassender oder wenigstens bereichsweise korrelierenden Auflageflächenabschnitt ausgebildet bzw. vorgesehen ist, auf welchen ein die zu untersuchende Substanz entsprechendes Körperteil des Probanden, insbesondere eine Hand, ein Unterarm oder ein Fuß oder ein Bein, aufgelegt wird, wobei dem Auflageflächenabschnitt eine auf bzw. in der Oberseite des Gehäuses ausgebildete Führungseinrichtung zur Ausrichtung der auf den Auflageflächenabschnitt abzulegenden Körperteil des Probanden vorgesehen ist.Following the principle of the invention, it can be provided that at least part of the optical light guide and the sensor device are accommodated in a housing, and on or in the upper side of the housing, a bearing surface section is provided or provided which comprises the measuring surface section or at least partially correlates on which a body part of the subject corresponding to the substance to be examined, in particular a hand, a forearm or a foot or a leg, is placed, wherein the support surface portion formed on or in the top of the housing guide means for aligning the be deposited on the support surface portion Body part of the subject is provided.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die optische Lichtführung einen Lichtaustrittsabschnitt aufweist, welcher mit der Sensoreinrichtung eine bauliche Einheit bildet, wobei diese bauliche Einheit auf ihrer Oberseite bzw. Aussenseite den Messflächenabschnitt aufweist. Hierbei kann die Führungseinrichtung durch eine auf bzw. in der Oberseite des Gehäuses vorgesehene, etwa mittelfingerbreite Vertiefung oder Verdickung ausgebildet sein.According to a preferred embodiment of the invention can be provided that the optical light guide has a light exit portion, which forms a structural unit with the sensor device, said structural unit has on its upper side or outside the measuring surface portion. In this case, the guide device can be formed by a depression or thickening, which is provided on or in the upper side of the housing and has approximately medium finger widths.
Dem Prinzip der Erfindung folgend wird die optische Untersu- chung an einem unbekleideten oder leicht zu entblößenden Körperabschnitt der Hautoberfläche der Hand, des Armes, des Fußes, des Beines oder des Gesichtes oder des Hals- und obe-
ren Schulterbereiches des Probanden vorgenommen. Nach der Erfindung ist daher die Oberfläche des Messflächenabschnittes annähernd konvex gekrümmt und im wesentlichen den Konturen eines solchen Körperteiles, beispielsweise der geringfügig geballten Hand, folgend ausgebildet. Von Vorteil sind die Lichtquelle, die optische Lichtführung, die Sensoreinrichtung, und die Spektrometεreinrichtung in einem Gehäuse untergebracht, und auf bzw. in der Oberseite des Gehäuses ist ein den Messflächenabschnitt umfassender oder wenigstens be- reichsweise korrelierender Auflageflächenabschnitt ausgebildet bzw. vorgesehen, auf welchen ein das zu untersuchende biologischen Gewebe entsprechende Körperteil des Probanden, insbesondere eine Hand, ein Unterarm oder ein Fuß oder ein Bein, aufgelegt wird, wobei dem Auflageflächenabschnitt eine auf bzw. in der Oberseite des Gehäuses ausgebildete Führungseinrichtung zur Ausrichtung der auf den Auflageflächenabschnitt abzulegenden Körperteil des Probanden vorgesehen sein kann.Following the principle of the invention, the optical examination is carried out on an unclothed or easily exposed part of the body of the skin surface of the hand, arm, foot, leg or face or the neck and upper part of the skin. the shoulder of the subject. According to the invention, therefore, the surface of the measuring surface portion is approximately convexly curved and formed substantially the contours of such a body part, for example, the slightly clenched hand, following. Advantageously, the light source, the optical light guide, the sensor device, and the Spektrometεreinrichtung housed in a housing, and on or in the top of the housing is a measuring surface portion comprehensive or at least partially correlated bearing surface section is formed or provided on which a corresponding to the biological tissue to be examined body part of the subject, in particular a hand, a forearm or a foot or a leg is placed, wherein the support surface portion formed on or in the top of the housing guide means for aligning the ablated on the support surface body part of the subject can be provided.
Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Oberfläche des Messflächenabschnittes stark konvex gekrümmt und im wesentlichen den Konturen einer geballten Hand folgend ausgebildet. In diesem Fall kann der Messflächenabschnitt als Bestandteil der Oberfläche eines Lenkers oder Lenkrades, oder eines Steuerrades, oder eines Steuerknüppels, oder anderen Lenk- oder Steuereinrichtung eines Land-, Wasser- oder Luft- oder Raumfahrzeuges ausgebildet sein. Der Vorteil dieser Ausbildung besteht insbesondere darin, den Lenker eines Fahrzeuges, z.B. Fernfahrer, Schiffsführer oder Piloten, denen eine besondere Verantwortung im Hinblick auf Wachsamkeit und Konzentriertheit zukommt, während der Ausübung seiner Tätigkeit medizinisch oder biologisch zu untersuchen, um im Falle einer Störung, beispielsweise Eintreten von Ermüdung beim Fahrzeugführer, geeignete Gegenmaßnahmen tref- fen zu können. Mit der Erfindung gelingt sonach der Einbau einer Sicherung des Fahrers gegen Einschlafen im Fahrzeug,
wodurch solcherart verursachte Unfälle vermieden werden können.In a further preferred embodiment of the invention, the surface of the measuring surface section is strongly convexly curved and formed substantially following the contours of a clenched hand. In this case, the measuring surface portion may be formed as part of the surface of a handlebar or steering wheel, or a steering wheel, or a joystick, or other steering or control device of a land, water or aircraft or spacecraft. The advantage of this training is, in particular, to examine the driver of a vehicle, such as truck drivers, skippers or pilots, who have a special responsibility in terms of alertness and concentration, during the exercise of his medical or biological activity, in case of disruption, for example Fatigue in the driver to be able to take appropriate countermeasures. The invention thus succeeds in the installation of a fuse of the driver against falling asleep in the vehicle, whereby accidents caused in this way can be avoided.
Bei einer weiterhin bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist auf dem Messflächenabschnitt oder in unmittelbarer Nähe davon eine Bildwiedergabeeinrichtung ausgebildet, auf welcher sowohl die Messergebnisse angezeigt werden, als auch ein menügeführtes Softwareprogramm zur Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung angezeigt wird.In a further preferred embodiment of the invention, an image display device is formed on the measuring surface section or in the immediate vicinity thereof, on which both the measurement results are displayed, and a menu-driven software program for controlling the device according to the invention is displayed.
Die optische Spektrometereinrichtung nach der Erfindung kann ein Gitterspektrometer, oder ein Fouriertransformations-Spek- trometer oder ein Filterspektrometer aufweisen. Bei einem Gitterspektrometer wird die Beugung der Lichtstrahlung an einem Gitter zu deren Dispersion ausgenutzt. Die Abtastung des Spektrums erfolgt entweder durch Drehen des Gitters, wodurch zeitlich versetzt unterschiedliche Wellenlängen von einem Punktdetektor erfasst werden, oder durch ein feststehendes Gitter, wobei das Spektrum im gewünschen Wellenlängen- bereich durch einen Pfeilendetektor aufgenommen wird. Ein Fouriertransformations-Spektrometer zeichnet sich dadurch aus, dass ein interferometrisches Filter durchgestimmt wird, und das Durchstimmen in einem sogenannten Interferogramm aufgezeichnet wird. Das gesuchte Spektrum erhält man dann durch Fouriertransformation des Interferogramms in dem gewünschten Wellenvektorbereich. Filterspektrometer basieren auf einer Filterscheibe, die die einzelnen Wellenlängen selektieren. Filterspektrometer besitzen allgemein die beiden Nachteile, dass zum einen eine gute Filterscheibe nur durch sehr aufwen- dige Beschichtungstechniken herzustellen ist, und zum anderen, dass das zu analysierende Licht die Filterscheibe durchquert, wodurch viel Licht verloren geht und ein schlechtes Signal-Rauschverhältnis entsteht. Wegen eines konstruktiv einfachen Aufbaues und einer sehr guten Wellenlängenauflösung wird bei der erfindungsgemäßen Ausführung dem Gitterspektrometer der Vorzug gegeben.
Eine Miniaturisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann erfolgen, wenn nach einer weiteren Ausführung der Erfindung die der Sensoreinrichtung zugeordnete optische oder optoelektronische Spektrometereinrichtung eine Halbleitersensorein- richtung aufweist, welche mindestens eine Avalanchephotodiode mit einem Halbleitergap aufweist, welches der zu messenden Frequenz uzw. FrcQcπzvcrscuicuuπy sntspncut. niciuβi Kann die Halbleitersensoreinrichtung ein hinsichtlich der Messfrequenz variierbares und/oder durchstimmbares Frequenzgap auf- weisen.The optical spectrometer device according to the invention may comprise a grating spectrometer, or a Fourier transform spectrometer or a filter spectrometer. In a grating spectrometer, the diffraction of the light radiation on a grating is used for its dispersion. The scanning of the spectrum is carried out either by rotating the grating, whereby temporally different wavelengths are detected by a point detector, or by a fixed grid, wherein the spectrum in the desired wavelength range is recorded by an arrow detector. A Fourier transform spectrometer is characterized in that an interferometric filter is tuned, and the tuning is recorded in a so-called interferogram. The wanted spectrum is then obtained by Fourier transform of the interferogram in the desired wave vector range. Filter spectrometers are based on a filter disk, which select the individual wavelengths. Filter spectrometers generally have the two disadvantages that on the one hand a good filter disk can only be produced by very expensive coating techniques, and on the other hand that the light to be analyzed passes through the filter disk, as a result of which a lot of light is lost and a poor signal-to-noise ratio is produced. Because of a structurally simple construction and a very good wavelength resolution, the grating spectrometer is given preference in the embodiment according to the invention. A miniaturization of the device according to the invention can take place if, according to a further embodiment of the invention, the optical or optoelectronic spectrometer device associated with the sensor device has a semiconductor sensor device which has at least one avalanche photodiode with a semiconductor gate, which corresponds to the frequency to be measured. FrcQcπzvcrscuicuuπy sntspncut. The semiconductor sensor device may have a frequency gap which can be varied with respect to the measurement frequency and / or can be tuned.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch folgende Schritte aus:The method according to the invention is characterized by the following steps:
- Bestrahlen der zu untersuchenden Substanz mit einem von ei- ner Lichtquelle abgegebenen Licht, welches vermittels einer optischen Lichtführung der zu untersuchenden Substanz zugeführt wird,Irradiating the substance to be examined with a light emitted by a light source, which is supplied to the substance to be examined by means of an optical light guide,
- Erfassen der von der Substanz emittierten oder geänderten Strahlung vermittels einer der zu untersuchenden Substanz zugeordneten optischen oder optoelektronischen Sensoreinrichtung,Detecting the radiation emitted or changed by the substance by means of an optical or optoelectronic sensor device assigned to the substance to be examined,
- Messung des von der untersuchten Substanz emittierten oder in seiner Wellenlänge geänderten Lichtes hinsichtlich der Intensität des Lichtes bei zumindest einer Frequenz oder hin- sichtlich der Frequenzverschiebung vermittels einer der Sensoreinrichtung zugeordneten optischen oder optoelektronischen Spektrometereinrichtung, undMeasurement of the light emitted by the examined substance or changed in its wavelength with regard to the intensity of the light at at least one frequency or with respect to the frequency shift by means of an optical or optoelectronic spectrometer device associated with the sensor device, and
Ausgabe eines entsprechenden Messsignales an eine Auswerteschaltung .Output of a corresponding measurement signal to an evaluation circuit.
Hierbei stellt die biologisch aktive und/oder biologisch aktivierbare Substanz insbesondere ein biologisches Gewebe dar, also ein menschliches, tierisches oder pflanzliches Gewebe.Here, the biologically active and / or biologically activatable substance is in particular a biological tissue, ie a human, animal or plant tissue.
Dem Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens folgend ist vorgesehen, dass durch das Auflegen bzw. das Aufbringen der biologisch aktiven und/oder biologisch aktivierbaren Substanz
auf die Sensoreinrichtung mehrere zur Fluoreszenz fähigen Stoffe n, m (n, m = a, b, c, d, ... ) in der Substanz durch einen von der Lichtquelle abgegebenen Lichtimpuls angeregt werden, und diese Stoffe a, b, c, d, ... als Reaktion hierauf selbst Lichtsignale einer bestimmten Wellenlänge und in einer bestimmten Intensität aussenden, wobei diese Lichtsignale gemessen werden.Following the principle of the method according to the invention, it is provided that by applying or applying the biologically active and / or biologically activatable substance on the sensor device several substances capable of fluorescence n, m (n, m = a, b, c, d,...) are excited in the substance by a light pulse emitted by the light source, and these substances a, b, c, d, ... in response to this, emit itself light signals of a certain wavelength and in a certain intensity, these light signals are measured.
Hierbei werden aus den gemessenen Intensitätswerten (Ia, Ib, Ic, Id) der Lichtsignale mehrere, und zwar mindestens drei oder vier, insbesondere mindestens fünf oder sechs unterschiedliche Stoffwechselparameter Sn (mit n = a, b, c, d, ...) berechnet, wobei gilt: Sn = F (In, λn) X G (Im, λm) ; wobei F und G zwei unterschiedliche mathematische Funktionen der Intensitäten und Wellenlängen sind, mit n, m = a, b, c, d, ... , und n ≠ m; und die Korrelation bzw. mathematische Verknüpfung X der beiden Funktionen F und G in der einfachsten Form ein Produkt oder eine Summe ist, und zwar in der Form: Sn = π [F (In, λ„) • G (In, λm) ] oder Sn = ∑ [F (In, λ„) • G (Im, λj], mit n, m = a, b, c, d, ..., und n ≠ m, oder n = m.In this case, from the measured intensity values (I a , I b , I c , I d ) of the light signals a plurality, at least three or four, in particular at least five or six different metabolic parameters S n (where n = a, b, c, d , ...), where: S n = F (I n , λ n ) X G (I m , λ m ); where F and G are two different mathematical functions of intensities and wavelengths, with n, m = a, b, c, d, ..., and n ≠ m; and the correlation or mathematical combination X of the two functions F and G in the simplest form is a product or a sum, in the form: S n = π [F (I n , λ ") • G (I n , λ m )] or S n = Σ [F (I n , λ ")] G (I m , λ j], where n, m = a, b, c, d, ..., and n ≠ m, or n = m.
Die Stoffe n, m mit ihren gemessenen Emissionswellenlängen (λn, λm) und ihren gemessenen Intensitäten (In, Im) weisen insbesondere die folgenden biochemischen Substanzen auf:The substances n, m with their measured emission wavelengths (λ n , λ m ) and their measured intensities (I n , I m ) have in particular the following biochemical substances:
a = ATP (Adenosintriphosphat) , und/oder b = GTP (Guanosintriphosphat) , und/oder c = FAD (Flavinadenindinucleotid) , und/oder d = NADH (Nicotinamidadenindinucleotid reduziert) , und/oder e = NADP (Nicotinamidadenindinucleotid phosphat) , und/oder f = Kynurenin, und/oder g = -Or-o-tsäure-, und/oder T" h = Thromboxan, und/oder i = Tryptophan.
Die Fluoreszenzintensitäten (In, Im) werden im Wellenlängenbereich (λn, λm) von 287 nm bis 800 nm, vorzugsweise von 340 nm bis 600 nm, für die Stoffe n, m = a, b, c, d, ... gemes- sen.a = ATP (adenosine triphosphate), and / or b = GTP (guanosine triphosphate), and / or c = FAD (flavin adenine dinucleotide), and / or d = NADH (nicotinamide adenine dinucleotide reduced), and / or e = NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate), and / or f = kynurenine, and / or g = -Or-o-t-acid, and / or T "h = thromboxane, and / or i = tryptophan. The fluorescence intensities (I n , Im) are in the wavelength range (λ n , λ m ) from 287 nm to 800 nm, preferably from 340 nm to 600 nm, for the substances n, m = a, b, c, d, .. measured.
Wenn eine Messung der Fluoreszenzintensitäten (In, Im) jeweils zu einem definierten Zeitpunkt (tn, tm) und/oder in de-_ finierten zeitlichen Abständen (Δtn, Δtm) erfolgt, wobei gilt: n ≠ m, t„ ≠ t„ Δt„ ≠ Δt„ so können durch diese Verlaufsmessungen unterschiedliche Steuer- und Regelungsprozesse aufgedeckt werden.If a measurement of the fluorescence intensities (I n , Im) takes place at a defined point in time (t n , t m ) and / or at defined time intervals (Δt n , Δt m ), where: n ≠ m, t "≠ t" Δt "≠ Δt" so different control and regulation processes can be revealed by these course measurements.
Sofern zu einem definierten Zeitpunkt (tn, tm) der Messung eine psychische oder physische Stressbelastung des Patienten erfolgt, und die Fluoreszenzintensitäten (In, Im) vor und nach der Belastung mehrmals gemessen werden, so kann darüber hinaus das Regulationsgeschehen im Stoffwechsel bestimmt werden.If at a defined time (t n , t m ) of the measurement a psychological or physical stress of the patient takes place, and the fluorescence intensities (I n , I m ) are measured several times before and after exercise, so beyond the regulatory process in the metabolism be determined.
Aus der optischen Untersuchung oder Analyse der biologisch aktiven und/oder biologisch aktivierbaren Substanz und aus der Messung der Stoffwechselparameter Sn (mit n = a, b, c, d, ... ) werden mehrere verschiedene spezifische Zustandsgrößen Zn als mathematische Funktionen der Stoffwechselparameter Sn berechnet und grafisch dargestellt, wobei diese spezifischen Zustandsgrößen Zn folgende aufweisen:From the optical examination or analysis of the biologically active and / or biologically activatable substance and from the measurement of the metabolic parameters S n (with n = a, b, c, d,...), Several different specific state variables Z n are used as mathematical functions of the Metabolic parameters S n are calculated and graphically represented, these specific state variables Z n having the following:
α = Zellteilungsaktivität, und/oder ß = Stoffwechselaktivität, und/oderα = cell division activity, and / or β = metabolic activity, and / or
Y = Aktivität von Biosynthesen, und/oder δ = Regulation der Immunfunktionen, und/oder ε = Entzündungsprozesse, und/oder ζ = Energieumsatz, und/oder η = Energieverbrauch für die Zellteilungsaktivität, und/oder θ = geregelte und ungeregelte Zellneubildung, und/oder ξ = entzündliche geregelte Zeilneubildungsprozesse, und/oder
p = Risikoparameter gesundheitlicher Schädigung, und/oder σ = aktivierte Gewebeneubildung, und/oder φ = komplexe Stoffwechselcharakteristik, und/oder X = Redoxäquivalent , und/oder ψ = mentaler Stabilitätsparameter.Y = activity of biosyntheses, and / or δ = regulation of immune functions, and / or ε = inflammatory processes, and / or ζ = energy turnover, and / or η = energy consumption for cell division activity, and / or θ = regulated and unregulated cell regeneration, and / or ξ = inflammatory regulated re-growth processes, and / or p = risk parameter of damage to health, and / or σ = activated tissue regeneration, and / or φ = complex metabolic characteristic, and / or X = redox equivalent, and / or ψ = mental stability parameter.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbeondere für die nichtinvasive Untersuchung von Steuer- und Reglungsprozessen des menschlichen und tierischen Stoffwechsels, und/oder zur Diagnose von Krankheiten und präventiven Untersuchungen, und/oder zu Routineuntersuchungen von Berufsgruppen und Sportlern mit hoher physischer und psychischer Stressbelastung, und/oder zur Therapiekontrolle, und/oder zum Verlauf von Dialyse- und Apheresebehandlung sowie zur Bestimmung des Antioxidantienbedarfs angewendet werden.In particular, the method according to the invention can be used for the noninvasive examination of control and regulating processes of human and animal metabolism, and / or for the diagnosis of diseases and preventive examinations, and / or for routine examinations of occupational groups and athletes with high physical and psychological stress, and / or be used for therapy control, and / or the course of dialysis and apheresis treatment as well as for the determination of the antioxidant requirement.
Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Fluoreszenzintensitäten im Wellenlängenbereich von etwa 287 nm bis etwa 800 nm, vorzugsweise von 340 nm bis 600 nm gemessen, und zwar insbesondere für stoffwechselrelevante Substanzen mit vorbestimmten Emissionswellenlängen, vorzugsweise ATP, GTP, FAD, NADH, NADP, Kynurenin, Orotsäure, Thromboxan und Tryptophan.In a preferred embodiment of the method according to the invention, fluorescence intensities are measured in the wavelength range from about 287 nm to about 800 nm, preferably from 340 nm to 600 nm, in particular for metabolically relevant substances with predetermined emission wavelengths, preferably ATP, GTP, FAD, NADH, NADP, Kynurenine, orotic acid, thromboxane and tryptophan.
Von Vorteil werden biologisch aktive Materialien, die eineOf advantage are biologically active materials, the one
Autofluoreszenz zeigen, im zellulären und interzellulären Bereich mit Licht einer Exitationswellenlänge von 287 nm bis 340 nm, vorzugsweise 340 nm zur Emission angeregt.Autofluorescence excited in the cellular and intercellular region with light having an excitation wavelength of 287 nm to 340 nm, preferably 340 nm for emission.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßenFurther advantages and expediencies will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows: Figure 1 is a schematic view of an inventive
Vorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel; Figur 2 eine isometrische Ansicht des erstenDevice according to a first embodiment; Figure 2 is an isometric view of the first
Ausführungsbeispieles; Figur 3 eine Schnittansicht des erstenEmbodiment; Figure 3 is a sectional view of the first
Ausführungsbeispieles; Figur 4 eine Gesamtansicht des erstenEmbodiment; Figure 4 is an overall view of the first
Ausführungsbeispieles; Figur 5 eine Gesamtansicht des ersten Ausführungsbeispieles mit aufgelegter Hand; Figur 6 eine Gesamtansicht eines zweitenEmbodiment; Figure 5 is an overall view of the first embodiment with an attached hand; Figure 6 is an overall view of a second
Ausführungsbeispieles; Figur 7 eine schematische Schnittansicht der optischenEmbodiment; Figure 7 is a schematic sectional view of the optical
Lichtführung mit dem Lichtaustrittsabschnitt; Figur 8 eine schematische Schnittansicht der menschlichenLight guide with the light exit section; Figure 8 is a schematic sectional view of the human
Hautoberfläche zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Messverfahrens ; Figur 9 eine Gesamtansicht eines drittenSkin surface for explaining the measuring method according to the invention; Figure 9 is an overall view of a third
Ausführungsbeispieles; Figur 10 eine Gesamtansicht des drittenEmbodiment; Figure 10 is an overall view of the third
Ausführungsbeispieles mit aufgelegter Hand; und Figur 11 eine schematische Bildschirmdarstellung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten spezifischen Zustandsgrößen Zn.Embodiment with an attached hand; and FIG. 11 shows a schematic screen representation of the specific state variables Z n determined by the method according to the invention.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei gleiche Bezugsziffern jeweils gleiche Bestandteile bezeichnen.In the figures, embodiments of the invention are shown, wherein like reference numerals designate like components.
Die Figuren zeigen eine Vorrichtung 1 zur optischen Untersuchung oder Analyse einer biologisch aktiven und/oder biologisch aktivierbaren Substanz 2 durch die Anwendung infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Lichtes, bei der das untersuchte Material 2 so optisch angeregt wird, dass es Licht emittiert (Fluoreszenzanalyse) oder die Wellenlänge des auffallenden Lichts ändert (Ramananalyse) . Die Vorrichtung 1 weist eine mit elektrischer Energie betreibbare Lichtquelle
3, eine optische Lichtführung 4, mit welcher das von der Lichtquelle 3 abgegebene Licht als Strahlung dem zu untersuchenden menschlichen oder tierischen biologischen Gewebe 2 zuführbar ist, eine dem zu untersuchenden menschlichen oder tierischen biologischen Gewebe 2 zugeordnete optische oder optoelektronische Sensoreinrichtung 5, welche die von dem biologischen Gewebe emittierte Strahlung erfasst, eine der Sensoreinrichtung 5 zugeordnete optische oder optoelektronische Spektrometereinrichtung 6, mit welcher das vom untersuchten Material emittierte oder in seiner Wellenlänge geänderte, über einen Lichtwellenleiter 15 ausgekoppelte Licht hinsichtlich der Intensität des Lichtes bei zumindest einer Frequenz oder der Frequenzverschiebung gemessen wird, wobei ein entsprechendes Messsignal über ein USB-Kabel 7 an eine (nicht näher dargestellte) Auswerteschaltung eines externen Rechners ausgegeben wird. Nach der Erfindung bilden der Lichtaustrittsabschnitt 8 der optischen Lichtführung 4 und die Sensoreinrichtung 5 eine bauliche Einheit 9; diese bauliche Einheit 9 weist auf ihrer Oberseite 10 bzw. Aussenseite einen Messflächenabschnitt 11 auf, der in Formgebung und Ausdehnung dem zu untersuchenden menschlichen oder tierischen biologischen Gewebe 2 angepasst ist.The figures show a device 1 for the optical examination or analysis of a biologically active and / or biologically activatable substance 2 by the application of infrared, visible or ultraviolet light, in which the examined material 2 is optically excited so that it emits light (fluorescence analysis) or the wavelength of the incident light changes (Raman analysis). The device 1 has a light source which can be operated with electrical energy 3, an optical light guide 4, with which the light emitted by the light source 3 as radiation to be examined human or animal biological tissue 2 can be fed, a the human or animal biological tissue to be examined 2 associated optical or optoelectronic sensor device 5, which the detects radiation emitted by the biological tissue, an optical or optoelectronic spectrometer device 6 associated with the sensor device 5 with which the light emitted by the material under investigation or changed in its wavelength and coupled out via an optical waveguide 15 is measured with respect to the intensity of the light at at least one frequency or the frequency shift is, with a corresponding measurement signal via a USB cable 7 to a (not shown) evaluation circuit of an external computer is output. According to the invention, the light exit section 8 of the optical light guide 4 and the sensor device 5 form a structural unit 9; this structural unit 9 has on its upper side 10 or outer side a measuring surface section 11, which is adapted in shape and extent to the human or animal biological tissue 2 to be examined.
Bei dem in den Figuren 1 bis 5 dargestellten ersten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung ist die Oberfläche des Messflächenabschnittes 11 annähernd konvex gekrümmt und im wesentlichen den Konturen einer geringfügig geballten Hand folgend ausgebildet. Hierbei sind die Lichtquelle 3, die optische Lichtführung 4, die Sensoreinrichtung 5, und die Spektro- metereinrichtung 6 in einem Gehäuse 12 untergebracht, und auf bzw. in der Oberseite des Gehäuses 12 ist ein den Messflächenabschnitt 11 umfassender oder wenigstens bereichsweise korrelierender Auflageflächenabschnitt 13 ausgebildet bzw. vorgesehen, auf welchen ein das zu untersuchende menschliche oder tierische biologischen Gewebe 2 entsprechende Körperteil des Probanden, insbesondere eine Hand aufgelegt wird, wobei dem Auflageflächenabschnitt 13 eine auf bzw. in der Oberseite
des Gehäuses 12 ausgebildete Führungseinrichtung 14 zur Ausrichtung der auf den Auflageflächenabschnitt 13 abzulegenden Körperteil des Probanden vorgesehen ist. Die Führungseinrichtung 14 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine auf bzw. in der Oberseite des Gehäuses 12 vorgesehene, etwa mittelfingerbreite Vertiefung ausgebildet.In the first exemplary embodiment of the invention shown in FIGS. 1 to 5, the surface of the measuring surface section 11 is approximately convexly curved and essentially follows the contours of a slightly clenched hand. Here, the light source 3, the optical light guide 4, the sensor device 5, and the spectro- meter device 6 housed in a housing 12, and on or in the top of the housing 12 is a measuring surface portion 11 comprehensive or at least partially correlating bearing surface portion 13 is formed or provided on which a body part of the test person, in particular a hand, corresponding to the human or animal biological tissue 2 to be examined is placed, wherein the support surface section 13 is one on or in the upper side of the housing 12 formed guide means 14 for aligning the ablated on the support surface portion 13 body part of the subject is provided. The guide device 14 is formed in the illustrated embodiment by a provided on or in the top of the housing 12, approximately middle finger wide recess.
Bei dem in Figur 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Oberfläche des Messflächenabschnittes 11 stark konvex gekrümmt und im wesentlichen den Konturen einer geballten Hand folgend ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Messflächenabschnitt 11 als Bestandteil der Oberfläche eines Auto-Lenkrades 16, oder eines Steuerrades, oder eines Steuerknüppels, oder anderen Lenk- oder Steuereinrichtung eines Land-, Wasser- oder Luft- oder Raumfahrzeuges ausgebildet sein. Das Lenkrad 16 bildet zugleich das Gehäuse 12 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.In the second exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 6, the surface of the measuring surface section 11 is strongly convexly curved and essentially follows the contours of a clenched hand. In this embodiment, the measuring surface portion 11 may be formed as part of the surface of a car steering wheel 16, or a steering wheel, or a joystick, or other steering or control device of a land, water or aircraft or spacecraft. The steering wheel 16 also forms the housing 12 of the device 1 according to the invention.
Bei den in den Figuren 9 und 10 dargestellten dritten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung ist die Oberfläche des Messflächenabschnittes 11 im wesentlichen den Konturen einer geringfügig geballten Hand folgend ausgebildet. Auf bzw. in der Oberseite des Gehäuses 12 ist wiederum ein den Messflächenabschnitt 11 umfassender oder wenigstens bereichsweise korre- lierender Auflageflächenabschnitt 13 ausgebildet bzw. vorgesehen, auf welchem das zu untersuchende menschliche oder tierische biologische Gewebe 2 entsprechenden Körperteil des Probanden, insbesondere eine Hand aufgelegt bzw. umfasst wird, wobei dem Auflageflächenabschnitt 13 eine auf bzw. in der Oberseite des Gehäuses 12 ausgebildete Führungseinrichtung 14 zur Ausrichtung der auf dem Auflageflächenabschnitt 13 abzulegenden Körperabschnitt des Probanden vorgesehen ist. Zusätzlich sind die Randbereiche 14a des Gehäuses 12 abgerundet, und dienen gleichfalls zur Führung der Hand 2. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 9 und 10 ist dasIn the case of the third exemplary embodiment of the invention illustrated in FIGS. 9 and 10, the surface of the measuring surface section 11 is formed essentially following the contours of a slightly clenched hand. On or in the upper side of the housing 12, in turn, a bearing surface section 13 which encompasses the measuring surface section 11 or at least partially is designed or provided on which the human or animal biological tissue 2 to be examined is placed on the corresponding body part of the test subject, in particular a hand is provided, wherein the support surface portion 13 is provided on or in the top of the housing 12 formed guide means 14 for aligning the bearing on the support surface portion 13 body portion of the subject. In addition, the edge portions 14a of the housing 12 are rounded, and also serve to guide the hand 2. In the third embodiment according to Figures 9 and 10 is the
Gehäuse 12 gegenüber den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung baulich wesentlich
kleiner dimensioniert/ es kann bei dem dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass die Lichtquelle 3 und die Spektrometereinrichtung 6 in einem von dem Gehäuse 12 separaten Bauteil untergebracht sind, wobei diese in dem separaten Bauteil untergebrachten optischen und optoelektronischen Komponenten über die optische Lichtführung 4 mit der in dem Gehäuse 12 untergebrachten Sensoreinrichtung 5 verbunden sind. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist auf dem Messflächenabschnitt 11 oder in unmittelbarer Nähe davon eine Bildwie- dergabeeinrichtung 17 ausgebildet, beispielsweise in Form eines in dem Gehäuse 12 integriert ausgebildeten Miniaturbildschirmes 17. Neben der Bildwiedergabeeinrichtung 17 sind Funktionstasten 18 ausgebildet, mit welchen das auf dem Display 17 angezeigte Messverfahren gesteuert werden kann.Housing 12 with respect to the illustrated in Figures 1 to 3 first embodiment of the invention structurally essential smaller dimensioned / it can be provided in the third embodiment, that the light source 3 and the spectrometer 6 are housed in a separate component from the housing 12, said accommodated in the separate component optical and optoelectronic components via the optical light guide 4 with the in the housing 12 accommodated sensor device 5 are connected. In the third exemplary embodiment, an image reproduction device 17 is formed on the measuring surface section 11 or in the immediate vicinity thereof, for example in the form of a miniature screen 17 integrated in the housing 12. In addition to the image reproduction device 17, function keys 18 are formed, with which the information displayed on the display 17 displayed measuring method can be controlled.
In Figur 8 ist schematisch die Anatomie der Haut zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Analyseverfahrens dargestellt. Das Organ der menschlichen (oder tierischen) Haut besteht beispielsweise aus drei miteinander verbundenen, jedoch geweb- lieh unterschiedlichen Schichten, wobei man die äußersteFIG. 8 schematically shows the anatomy of the skin for explaining the analysis method according to the invention. The organ of the human (or animal) skin, for example, consists of three interconnected but tissue-different layers, with the outermost
Schicht 20 als Epidermis (Oberhaut) bezeichnet, die mittlere Schicht 21 als Corium (Lederhaut), und die unterste Schicht 22 als Subcutis (Unterhaut) . Die Epidermis 20 ist die gefäßlose äußere Schicht der Haut, die sich ihrerseits wiederum in Unterschichten aufteilt. Die oberste Schicht der Epidermis ist die Hornhaut (Stratum corneum) , auf die der Lichtleiter aufgesetzt wird. An dieser Schicht 20a wird etwa fünf bis sieben Prozent des einfallenden Lichtes 23 remittiert. An die Epidermis 20 schließt sich das Corium (Lederhaut) 21 an. Es verleiht der Haut ihre Reißfestigkeit und ihre Verformbarkeit. Es folgt die Subcutis (Unterhaut) 22, die mit den darunterliegenden Muskelfasern locker verbunden ist. Sie setzt sich aus Bindegewebe zusammen und dient u.a. als Fettspeicher. Zwischen Epidermis 20 und Corium 21 verläuft ein Netz von Arteriolen und Venolen (Plexus) , die die Versorgung der Hautzellen sicherstellen. Das eindringende Licht 23 wird an den zellulären Strukturen der unterschiedlichen Schichten ge-
streut und durch die Hautpigmente, Bilirubin, dem oxige- nierten und desoxigenierten Hämoglobien absorbiert. Das Hautgewebe besteht somit aus unterschiedlichen Zellarten, und ist von kleinsten muskelfreien Blutgefäßen (Kapillaren) durchzo- gen, die die Venolen (kleine Venen) und die Arteriolen (kleine Arterien) verbinden. In den Kapilaren findet der Stoffaus- tausch (z.B. Elektrolyte) und der Gasaustausch (O2, CO2) zwischen Blut und Gewebe statt. Arterien, Venen und Kapilaren bilden im Körper das Transportsystem, das die Versorgung der Körperorgane und des Körpergewebes mit Sauerstoff und anderen Nährstoffen sowie den Abtransport von sauerstoffarmen Blut und Stoffwechselprodukten ermöglicht. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Messung der Autofluoreszenz körpereigener Stoffwechselsubstanzen 24 im Interstitium, die mit- tels der Strahlung 23 insbesondere im kurzwelligen UV-Bereich oder nahen UV-Bereiches angeregt werden, und durch Eigenbzw. Autofluoreszenz von Zellen, Geweben und Substanzen aufgrund der Anregung endogener Fluorophore spezifische Lichtstrahlen 25 mit unterschiedlichen Wellenlängen reemittieren, welche von der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 5 detek- tiert und ausgewertet werden.Layer 20 is referred to as epidermis (epidermis), the middle layer 21 as corium (dermis), and the bottom layer 22 as subcutis (subcutis). The epidermis 20 is the vascularized outer layer of the skin, which in turn is divided into sublayers. The uppermost layer of the epidermis is the cornea (stratum corneum), on which the light guide is placed. About five to seven percent of the incident light 23 is remitted at this layer 20 a. The epidermis 20 is followed by the corium (dermis) 21. It gives the skin its tear resistance and its deformability. This is followed by the subcutis 22, which is loosely connected to the underlying muscle fibers. It is composed of connective tissue and serves, among other things, as fat storage. Between epidermis 20 and corium 21 there is a network of arterioles and venules (plexus), which ensure the supply of the skin cells. The penetrating light 23 is applied to the cellular structures of the different layers. scattered and absorbed through the skin pigments, bilirubin, the oxygenated and deoxygenated hemoglobin. The skin tissue thus consists of different cell types, and is traversed by the smallest muscle-free blood vessels (capillaries) that connect the venules (small veins) and the arterioles (small arteries). In the capillaries of the outward transfer of substances will exchange (such as electrolytes) and the gas exchange (O 2, CO 2) between blood and tissue instead. Arteries, veins and capillaries form the transport system in the body, which enables the supply of oxygen and other nutrients to body organs and body tissue as well as the removal of oxygen-poor blood and metabolic products. The method according to the invention is based on the measurement of the autofluorescence of endogenous metabolic substances 24 in the interstitium, which are excited by means of the radiation 23, in particular in the short-wave UV range or near UV range, and by intrinsic or intrinsic. Autofluorescence of cells, tissues and substances due to the excitation of endogenous fluorophores reemit specific light beams 25 with different wavelengths, which are detected by the sensor device 5 according to the invention and evaluated.
Mehrere zur Fluoreszenz fähigen Stoffe n, m (n, m = a, b, c, d, ... ) in der Substanz 2 werden durch einen von der Licht- quelle abgegebenen Lichtimpuls 23 angeregt, und diese Stoffe a, b, c, d, ... senden als Reaktion hierauf selbst Lichtsignale einer bestimmten Wellenlänge und in einer bestimmten Intensität aus, wobei diese Lichtsignale gemessen werden. Hierbei werden aus den gemessenen Intensitätswerten (Ia, Ib/ Ic, Id) der Lichtsignale mehrere, und zwar mindestens drei oder vier, insbesondere mindestens fünf oder sechs unterschiedliche Stoffwechselparameter Sn (mit n = a, b, c, d, ...) berechnet, wobei gilt: Sn = F (In, λn) X G (Im, λm) ; wobei F und G zwei unterschiedliche mathematische Funktionen der Intensitäten und Wellenlängen sind, mit n, m = a, b, c, d, ..., und n ≠ m; und die Korrelation bzw. mathematische Verknüpfung X der beiden Funktionen F und G in der ein-
fachsten Form ein Produkt oder eine Summe ist, und zwar in der Form: Sn = fl [F (In, λ„) • G (Im, λm) ] oderSeveral substances n, m (n, m = a, b, c, d,...) Capable of fluorescence in the substance 2 are excited by a light pulse 23 emitted by the light source, and these substances a, b, c , d, ... send in response to light signals of a certain wavelength and in a certain intensity, these light signals are measured. In this case, from the measured intensity values (I a , Ib / I c , I d ) of the light signals a plurality, at least three or four, in particular at least five or six different metabolic parameters S n (where n = a, b, c, d, ...), where: S n = F (I n , λ n ) XG (I m , λ m ); where F and G are two different mathematical functions of intensities and wavelengths, with n, m = a, b, c, d, ..., and n ≠ m; and the correlation or mathematical combination X of the two functions F and G in the one is a product or a sum, in the form: S n = fl [F (I n , λ ") • G (I m , λ m )] or
Sn = ∑ [F (In, λn) • G (I111, λm) ] , mit n, m = a, b, c, d, ..., und n ≠ m, oder n = m.S n = Σ [F (I n , λ n ) G (I 111 , λ m )], where n, m = a, b, c, d, ..., and n ≠ m, or n = m ,
Die Stoffe n, m mit ihren gemessenen Emissionswellenlängen (λn, λm) und ihren gemessenen Intensitäten (In, Im) weisen insbesondere die folgenden biochemischen Substanzen auf: a = ATP (Adenosintriphosphat) , b = GTP (Guanosintriphosphat ) , c = FAD (Flavinadenindinucleotid) , d = NADH (Nicotinamidaden- indinucleotid reduziert) , e = NADP (Nicotinamidadenindinucle- otid phosphat) , f = Kynurenin, g = Orotsäure, h = Thromboxan, i = Tryptophan.The substances n, m with their measured emission wavelengths (λ n , λ m ) and their measured intensities (I n , I m ) have in particular the following biochemical substances: a = ATP (adenosine triphosphate), b = GTP (guanosine triphosphate), c = FAD (flavin adenine dinucleotide), d = NADH (nicotinamide adenine indinucleotide reduced), e = NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate), f = kynurenine, g = orotic acid, h = thromboxane, i = tryptophan.
Aus der optischen Untersuchung oder Analyse der biologisch aktiven und/oder biologisch aktivierbaren Substanz und aus der Messung der Stoffwechselparameter Sn (mit n = a, b, c, d, ... ) werden mehrere verschiedene spezifische Zustandsgrößen Zn als mathematische Funktionen der Stoffwechselparameter Sn berechnet und grafisch dargestellt, wobei diese spezifischen Zustandsgrößen Zn folgende Werte aufweisen (vgl. Fig. 11):From the optical examination or analysis of the biologically active and / or biologically activatable substance and from the measurement of the metabolic parameters S n (with n = a, b, c, d,...), Several different specific state variables Z n are used as mathematical functions of the Metabolic parameters S n are calculated and graphically represented, these specific state variables Z n having the following values (see FIG.
α = Zellteilungsaktivität, d. h. eine Aussage darüber, ob eine geregelte oder eine ungeregelte Zellneubildung stattfin- det, und insbesondere in welchem Maße die Aktivität der Zellneubildung abläuft (normal oder gestört) .α = cell division activity, d. H. a statement as to whether regulated or unregulated cell replication is taking place and, in particular, to what extent the activity of cell regeneration is occurring (normal or disturbed).
ß = Stoffwechselaktivität, sagt aus, wie die Regulation des Stoffumsatzes, also der Auf- und Abbau, bzw. die Verwertung von Nahrung und Nährstoffen abläuft. Ist diese gestört, sind möglicherweise Gärungsanteile aktiviert oder die Glucoseneu- bildung erfolgt überwiegend durch Eiweißabbau. Die ANreiche- rung verschiedenster Stoffwechselprodukte kann zur Gefährdung des Organismus führen. Es kommt zur Schädigung des Stoffwech- sels, wodurch alle Arten von Krankheiten entstehen können.
Y = Aktivität von Biosynthesen, umfasst alle Syntheseprozesse (= Aufbauprozesse) , die im Leben ablaufen, also der Erhaltungsstoffwechsel mit dem dem dauernden Um- und Aufbau von Zellen. Bei einer eingeschränkten Aktivität kommt es zu Stö- rungen im Bereich der Aufrechterhaltung der Körpersubstanz, z. B. die Wundheilung, die Immunreaktivierung, usw. also alle für die Erneuerung der Körperstruktur notwendigen Prozesse.ß = metabolic activity, states how the regulation of the metabolic rate, ie the assembly and disassembly, or the utilization of food and nutrients expires. If this is disturbed, fermentation proportions may be activated or the glucose is re-formed mainly by protein degradation. The enrichment of various metabolic products can endanger the organism. It causes damage to the metabolism, which can cause all kinds of diseases. Y = activity of biosynthesis, includes all synthesis processes (= developmental processes), which take place in life, ie the maintenance metabolism with the permanent rebuilding and building of cells. In case of limited activity disturbances in the area of the maintenance of the body substance, eg. As the wound healing, immunoreactivation, etc. So all necessary for the renewal of the body structure processes.
δ = Regulation der Immunfunktionen, sagt aus, wie effektiv die Immunabwehr gegen Erreger aller Art arbeitet.δ = regulation of immune functions, says how effectively the immune system works against pathogens of all kinds.
ε = Entzündungsprozesse, d. h. es wird gemessen, ob momentan entzündliche Prozesse im Körper ablaufen.ε = inflammatory processes, d. H. It is measured whether inflammatory processes are currently taking place in the body.
ζ = Energieumsatz, es wird gemessen, wie die aus der Nahrung gewonnene Energie verwertet, verbraucht bzw. umgesetzt, also genutzt wird, z. B. für das Wachstum, Wärmeproduktion, Organtätigkeiten, usw, und sagt damit darüber aus, wie der Körper in der Lage ist, chemisch gebundene Energie aus der Nahrung herzustellen und diese dann bereitzustellen.ζ = energy turnover, it is measured how the energy gained from the food is used, consumed or converted, that is used, eg. For example, for growth, heat production, organ activities, etc., thus expressing how the body is able to produce chemically bound energy from food and then provide it.
η = Energieverbrauch für die Zellteilungsaktivität, ist ein Teil des Energieumsatzes, der für die Erneuerung bzw. Reproduktion der Zellen benötigt wird. Ist dieser Wert im roten Bereich, bedeutet dies einen verstärkten Untergang von Zellen, die eigentlich regeneriert werden sollten.η = energy expenditure for cell division activity, is a part of the energy expenditure needed for the renewal or reproduction of the cells. If this value is in the red, this means an increased destruction of cells, which should actually be regenerated.
θ = geregelte und ungeregelte Zellneubildung, zeigt in ähnlicher Weise wie der vorgenannte Wert an, wie das Verhältnis zwischen Zellauf- und abbau ist, und wie dies möglicherweise gestört ist.θ = regulated and unregulated cell regeneration, indicates in a manner similar to the above value how the relationship between cell assembly and degradation is, and how this may be disturbed.
ξ = entzündliche geregelte Zeilneubildungsprozesse, das ist eine spezielle Aussage zur Zellneubildung im Rahmen der Im- munaktivierung in Bezug auf entzündliche Prozesse.
p = Risikoparameter gesundheitlicher Schädigung, dies ist eine zusammenfassende Aussage, die sich aus allen anderen Werten ergibt.ξ = inflammatory regulated new cell regeneration processes, this is a special statement on cell neoplasm in the context of immune activation in relation to inflammatory processes. p = risk parameter of damage to health, this is a summary statement that results from all other values.
σ = aktivierte Gewebeneubildung, dies ist eine spezielle Aussage zur Gewebeneubildung, und ein ergänzender Wert.σ = activated tissue regeneration, this is a specific statement on tissue regeneration, and a complementary value.
φ = komplexe Stoffwechselcharakteristik, spiegelt alles wieder, was in den Stoffwechsel mit einbezogen ist.φ = complex metabolic characteristics, reflects everything that is involved in the metabolism.
χ = Redoxäquivalent, bzw. Redoxpotential, gibt die Messung der Redoxregulation bzw. Redoxveränderungen wieder. Es werden Aussagen getroffen zur Möglichkeit des oxidativen Stresses und vor allem wie viel an reduktiver Kapazität im Moment für den Organismus verloren geht. Es wird das Verhältnis zwischen Oxidantien und Antioxidantien wiedergegeben und deren Ge- störtheit, welche letztlich auf Störungen der Bioregulation schließen lässt.χ = redox equivalent, or redox potential, reflects the measurement of redox regulation or redox changes. Statements are made on the possibility of oxidative stress and, above all, how much reductive capacity is being lost to the organism at the moment. It reproduces the relationship between oxidants and antioxidants and their perturbation, which ultimately suggests disturbed bioregulation.
Diese vorgenannten spezifischen Zustandsgrößen Zn werden als Absolutwert 26 und als Farbverlauf 27 in der Bildwiedergabeeinrichtung 17 dargestellt, wie es schematisch in Figur 11 gezeigt ist. Ein "roter" Messwert zeigt eine erhöhte Aktivierung des Regulationsvorganges an, der sowohl negativ als auch positiv gesehen werden kann, beispielsweise bei einer notwendigen Aktivierung bei einem Infekt. Daher ist es wichtig, die Messwerte der spezifischen Zustandsgrößen Zn nicht einzeln, sondern in ihrer Gesamtheit zu betrachten.
These aforementioned specific state variables Z n are shown as absolute value 26 and as color gradient 27 in the image display device 17, as shown schematically in FIG. 11. A "red" reading indicates increased activation of the regulatory process, which can be seen as negative as well as positive, for example, in a necessary activation in an infection. Therefore, it is important not to consider the measured values of the specific state variables Z n individually, but in their entirety.